[원전·가스 · 09.26 오후판] 전력 확보전 원자력·연료전지로

무슨 일이 있었나

한국산업연합포럼과 한국원자력학회는 9월 28일 산업발전포럼을 연다.

포럼은 철강과 석유화학 등 지역 주력산업에 SMR을 적용하는 방안을 다룬다.

에너지를 사용할 기업의 실제 수요와 사업 경제성도 논의 대상이다.

포스코이앤씨·현대건설·삼성중공업은 9월 21일 SMR 생태계 협력을 논의했다.

세 회사는 기술개발과 실증, 공급망 구축에 공동 대응하기로 했다.

제도와 수익구조

정부는 9월 11일 SMR 특별법과 시행령을 시행했다.

특별법은 연구개발과 실증, 사업화를 지원하는 제도적 기반이다.

정부는 2035년까지 경수형 SMR을 상용화한다는 계획을 세웠다.

민간 투자를 받으려면 전력과 열을 장기간 구매할 수요처가 필요하다.

PPA는 발전사와 수요기업이 장기간 전력을 거래하는 전력구매계약이다.

철강이 요구하는 전력

포스코는 2050년 탄소중립을 위해 고로를 수소환원제철로 바꾸고 있다.

수소환원제철은 석탄 대신 수소로 철광석의 산소를 제거하는 공정이다.

연산 200만~250만톤 설비에는 수소 생산과 전기용융로용 전력 약 1.7GW가 필요하다.

국내 i-SMR은 모듈 1개당 170MW를 생산하도록 개발되고 있다.

정격출력만 비교하면 1.7GW는 i-SMR 약 10개 모듈에 해당한다.

석유화학은 열도 필요하다

나프타분해시설을 비롯한 석유화학 공정은 대량의 증기와 열을 사용한다.

전력만 무탄소 전원으로 바꿔도 공정열에 화석연료를 쓰면 배출량이 남는다.

경수형 SMR은 전기와 비교적 낮은 온도의 증기를 함께 공급할 수 있다.

더 높은 온도가 필요한 공정에는 고온가스로가 대안으로 검토되고 있다.

한국원자력연구원과 한국화학산업협회는 3월 고온 공정열 기술협력에 나섰다.

상용화까지 남은 문턱

포스코이앤씨는 SMR 설계·건설에 참여하고 있다.

포스코인터내셔널은 핵연료 조달과 운영을 맡는 방안을 검토하고 있다.

포스코와 현대건설은 SMR 시공을 넘어 노형 개발에도 참여하고 있다.

사업화에는 경쟁력 있는 발전단가와 기업의 직접 전력사용 제도가 필요하다.

핵연료 공급과 사용후핵연료 처리도 장기 운영 전에 풀어야 할 과제다.

산업단지 인근 건설에는 입지·인허가·주민 수용성이라는 관문이 남아 있다.

개발과 양산 준비

현대제철은 2023년부터 SMR 격납용기용 특수 후판 개발을 시작했다.

회사는 2025년 소재 개발과 양산 체계 구축을 마쳤다.

현대제철은 이 용도의 후판을 국내 철강사 가운데 처음 개발했다고 밝혔다.

후판은 두께 6㎜ 이상의 강판으로 선박·교량·플랜트·보일러 등에 쓰인다.

현대제철은 SMR 수요가 생기면 생산을 시작할 수 있는 기반을 갖췄다.

수요 규모

SMR 격납용기 1기에는 후판이 대략 4000t 들어간다.

현대제철은 시장이 열리면 연간 4만~6만t을 생산할 방침이다.

현대제철의 전체 후판 출하량은 연 265만t이다.

이 가운데 절반은 조선용이고 30%는 건설·에너지용이다.

원전용 후판은 아직 전체 사업에서 차지하는 물량이 미미하다.

소재와 공정

대형 원전은 철근 콘크리트 격납건물 안쪽에 후판을 덧댄다.

경량화가 필요한 SMR에서는 후판이 철제 격납용기를 이루는 설계가 쓰인다.

SMR 격납용기용 특수강은 일반 대형 원전용 후판보다 높은 열처리 기술을 요구한다.

당진 1후판공장은 슬래브를 1000도 이상 재가열한 뒤 압연·냉각·가공한다.

현대제철은 2025년 열처리 설비 1기를 추가해 당진공장 설비를 2기로 늘렸다.

인증과 공급 이력

현대제철은 2012년 한국전력산업기술기준 KEPIC 품질시스템 인증을 받았다.

회사는 2025년 국내 철강사 최초로 미국 ASME의 원자력 소재 QSC 인증을 받았다.

ASME QSC는 원전용 철강 소재의 품질보증 체계를 심사하는 인증이다.

현대제철은 신고리 1·2·5·6호기와 신월성 1·2호기에 강재를 공급했다.

회사는 2011년 UAE 바라카 원전에 자재를 공급했고 신한울 3·4호기에도 납품 중이다.

시장과 남은 변수

프레시던스 리서치는 세계 SMR 시장이 2025년 약 10조원이었다고 추산했다.

이 기관은 2035년 시장 규모가 약 23조5000억원에 이를 것으로 전망했다.

과학기술정보통신부는 2026년 9월 11일 SMR 특별법과 시행령을 시행했다.

정부는 SMR 연구개발부터 실증·사업화까지 잇는 지원 체계를 마련했다.

현대제철은 2026년 3분기 고객사에 후판 샘플을 공급할 계획을 밝혔다.

의회가 결정한 내용

이탈리아 상원은 9월 23일 원자력 재도입 권한위임법안을 최종 가결했다.

표결 결과는 찬성 81표, 반대 51표, 기권 7표였다.

하원은 6월 이 법안을 찬성 155표, 반대 86표, 기권 8표로 통과시켰다.

법은 정부가 12개월 안에 원자력 전반을 규율할 시행령을 만들도록 위임한다.

이번 의결만으로 특정 발전소의 건설이나 전력 생산이 시작되지는 않는다.

원전으로 돌아선 배경

이탈리아는 체르노빌 사고 다음 해인 1987년 국민투표 뒤 탈원전을 택했다.

정부는 1990년 카오르소와 트리노 베르첼레세 원전을 폐쇄했다.

정부는 에너지시장 변동성과 지정학적 긴장, 화석연료 의존을 복귀 배경으로 들었다.

법은 2050년 탈탄소와 에너지 안보, 비용 억제를 국가 목표로 제시한다.

피케토 프라틴 장관은 원전과 재생에너지를 함께 늘리겠다는 구상을 밝혔다.

2011년 국민투표에서는 투표자의 약 94%가 신규 원자로 계획에 반대했다.

어떤 원자로를 추진하나

정부는 대형 원전보다 SMR과 다른 차세대 원자로에 무게를 두고 있다.

SMR은 주요 기기를 공장에서 모듈로 제작한 뒤 현장에서 조립하는 소형 원자로다.

SMR은 공기 단축을 목표로 하지만 대규모 상업 운전 실적과 경제성 검증이 남아 있다.

Nuward·EDF·Edison·Ansaldo·Maire는 2035년 이탈리아 첫 SMR 배치를 목표로 한다.

Nuward는 2030년 첫 건설에 들어가 EU 5개국에 SMR 10기를 배치할 계획이다.

별도 사업인 납냉각 EAGLES-300은 2039년 시장 진입을 목표로 개발되고 있다.

실행까지 남은 변수

시행령은 원자로 인허가와 안전기준, 폐기물 관리, 부지 선정을 구체화해야 한다.

정부는 독립 원자력안전기구를 세우고 전문 심사 역량을 확보해야 한다.

법은 발전소 건설비가 아니라 프로그램 착수와 안전기구 개편 비용만 반영했다.

업계는 300MW급 SMR 1기의 비용을 송전망 제외 30억~60억 유로로 추산한다.

이탈리아에는 기존 방사성폐기물을 보관할 국가 처분장도 아직 없다.

시행령 제정과 규제기구 설립, 첫 부지·사업자 선정이 실제 투자 여부를 가른다.

AI가 원전을 다시 부른다

미국 원전은 수십 년간 전체 발전량의 약 20%를 담당했다.

EPRI는 데이터센터 전력 비중이 현재 4~5%에서 2030년 9~17%로 뛸 수 있다고 봤다.

AI 서버는 연산과 냉각에 많은 전력을 쓰고 데이터센터는 24시간 공급을 요구한다.

가스발전용 터빈은 공급이 부족해 납기까지 여러 해가 걸리고 가격도 오르고 있다.

태양광과 풍력은 출력이 변동하므로 상시 공급을 위해 배터리와 결합해야 한다.

Pew 조사에서 원전 확대 찬성은 2020년 43%에서 2025년 59%로 높아졌다.

노후 원전이 다시 돈다

미국 28개 주에서 원자로 94기가 가동 중이며 약 90%가 1970~1980년대에 가동됐다.

금세기 새로 가동한 원자로는 3기뿐이며 보글 3·4호기는 예정보다 7년 늦었다.

보글 3·4호기 건설비는 초기 예산의 2배를 넘겨 신규 대형 원전 금융을 위축시켰다.

홀텍은 주정부와 연방정부 지원을 받아 팰리세이즈 원전의 2026년 재가동을 추진한다.

컨스텔레이션은 마이크로소프트와 20년 계약을 맺고 835MW 원전을 2027년 재가동한다.

넥스트에라는 구글과 25년 계약을 맺고 615MW 원전을 2029년 1분기 재가동하려 한다.

정부가 속도를 끌어올린다

트럼프 행정부는 원전 설비를 2024년 약 100GW에서 2050년 400GW로 늘리려 한다.

정부는 2030년까지 설계가 끝난 대형 원자로 10기의 건설을 시작하려 한다.

정부는 웨스팅하우스 원자로 건설에 800억달러 넘게 지원하기로 했다.

행정명령은 NRC가 신규 건설·운영 허가를 18개월 안에 심사하도록 요구했다.

원자로 용기는 제작과 납품에 최대 4년이 걸리고 사업자는 구매자와 숙련 인력을 구해야 한다.

NRC의 방사선 지침 변경과 심사 단축이 안전성을 해칠 수 있다는 우려가 나온다.

첨단 원자로 4개가 임계에 도달했다

에너지부는 첨단 원자로 프로젝트 11개를 골랐고 이 가운데 오클로가 2개를 맡았다.

앤터리스·밸러·알로와 별도 사업인 디플로이어블에너지까지 임계에 도달했다.

임계는 통제된 핵분열 연쇄반응의 지속을 뜻하지만 상업 발전 성공을 보장하지 않는다.

SMR은 보통 300MW 이하로, 통상 1000MW 이상인 대형 원전보다 작게 설계된다.

공장 제작과 피동 안전은 공기 단축을 노리지만 원가 절감은 반복 수주와 양산에 달렸다.

뉴스케일은 설계 승인을, 테라파워는 건설 허가를 받았지만 SMR 운영 허가는 아직 없다.

연료와 시간이 마지막 관문이다

미국은 농축우라늄 대부분을 수입하며 러시아는 2024년 원전 연료의 20%를 공급했다.

러시아산 우라늄 수입 예외는 2028년 끝나 미국 내 농축 능력 확대가 시급하다.

상업 규모 농축시설은 우렌코 뉴멕시코 공장 1곳이며 생산능력을 약 50% 늘릴 계획이다.

일반 핵연료는 우라늄235 농도가 약 5%지만 다수 SMR은 최대 20%인 HALEU를 쓴다.

HALEU를 상업 규모로 생산하는 국가는 러시아와 중국뿐이라 차세대 원전의 병목이 된다.

미 에너지부는 센트러스 계열사와 제너럴매터에 각각 9억달러를 배정했다.

전력 병목이 만든 수요

AI 데이터센터가 빠르게 늘면서 안정적인 현장 전원으로 연료전지가 부상했다.

연료전지는 수소와 산소의 화학반응을 이용해 전기를 생산하는 발전 기술이다.

전기를 저장한 뒤 방전하는 배터리와 달리 연료를 받아 현장에서 계속 발전한다.

태양광과 풍력은 날씨에 따라 출력이 변하지만 연료전지는 연료가 공급되면 가동할 수 있다.

높은 공간 효율과 비교적 짧은 설치 기간도 데이터센터용 전원으로 꼽히는 이유다.

속도의 차이가 만든 기회

온사이트 전원은 전력 소비처 가까이에서 직접 전기를 생산하는 설비이다.

대규모 발전소나 장거리 송전망을 따로 짓지 않고 비교적 좁은 부지에도 설치할 수 있다.

데이터센터 구축에는 통상 18개월이 걸리지만 송배전망 확충에는 수년이 필요하다.

두산퓨얼셀은 두산의 미국 자회사 하이엑시엄과 3222억원 규모 공급계약을 맺었다.

5014억원 계약 후 2주 만에 추가 수주하면서 양사 누적 계약액은 8236억원이 됐다.

두산퓨얼셀의 미국 공략

계약 제품인 PAFC는 인산형 연료전지로 불리는 발전용 연료전지 방식이다.

두산퓨얼셀은 익산공장을 글로벌 생산 거점으로 두고 미국 시장을 공략하고 있다.

두산퓨얼셀은 국내외에서 800MW 이상의 연료전지 설치 실적을 보유했다.

5014억원 계약 제품은 2026년 하반기부터 2028년 상반기까지 납품된다.

추가 수주한 3222억원 규모 제품은 2028년부터 북미에 순차 공급된다.

하이엑시엄은 북미에서 엔지니어링과 시운전, 장기 유지보수 서비스를 지원한다.

SK이터닉스의 운영 확대

SK이터닉스는 연료전지 사업 개발과 설계·조달·시공을 맡는 EPC 기업이다.

경기 파주에서는 파주에코그린 고효율 SOFC 발전소의 상업 운전을 시작했다.

파주에코그린은 약 2240억원을 투입한 설비용량 31MW의 발전소이다.

파주에코그린에는 블룸에너지의 330kW급 SOFC 94기가 설치됐다.

발전소는 연간 258GWh를 생산해 약 8만1000가구의 1년 사용량을 공급할 수 있다.

상업 운전으로 SK이터닉스의 연료전지 누적 운영 용량은 200MW가 됐다.

다음 단계

SK이터닉스는 RPS 사업에서 일반수소발전시장인 HPS 낙찰 사업으로 영역을 넓혔다.

현재 HPS 사업장 2곳, 설비용량 28MW가 건설 중이다.

두 사업장이 순차 준공되면 총 운영 용량은 228MW로 늘어날 전망이다.

업계는 AI 데이터센터 시장이 커지면서 연료전지 수요도 증가할 것으로 예상한다.